宫颈癌细胞信号通路的研究进展

成 艳(综述)，尹香花(审校)

(扬州大学临床医学院妇产科，江苏扬州 225001)

宫颈癌细胞信号通路的研究进展

成 艳△(综述)，尹香花※(审校)

(扬州大学临床医学院妇产科，江苏扬州 225001)

人类乳头瘤病毒(HPV)是宫颈癌的主要致病因子，细胞信号通路的异常往往影响细胞增殖和分化的正常调控，导致癌的发生。因此可以把信号途径作为宫颈癌治疗的重要靶点，通过对细胞信号途径的干预调整靶基因表达，使其恢复正常，以达到抑制肿瘤生长、治疗肿瘤的目的。现就HPV、宫颈癌与信号通路三者的相关性研究进行综述。

人类乳头瘤状病;宫颈癌;细胞信号通路

宫颈癌是女性常见的恶性肿瘤，居女性生殖系统恶性肿瘤的第二位。近几年来，由于宫颈普查和医疗水平的提高，宫颈癌发病率和病死率在发达国家显著下降，而发展中国家宫颈癌发病率较高，仍是威胁女性健康的主要问题之一。因此宫颈癌的病因、发病机制和治疗的研究受到国内外学者的高度重视。随着分子生物学与流行病学的发展，人类乳头瘤病毒(human papillomavirus，HPV)感染下生殖道疾病研究的不断深入，发现HPV感染、不同信号通路表达的异常与宫颈癌的发生密切相关。

1 HPV的结构与分型

HPV是一类属乳多空病毒科A亚群的小双股环状DNA病毒，主要侵犯皮肤及黏膜鳞状上皮。无包膜，呈二十面体，长约 8000 bp，直径 45～55 μm，相对分子质量为5×106，其基因组包括8个开放阅读框架和1个上游调节区，即早期蛋白 E1、E2、E4、E5、E6、E7和晚期蛋白L1和L2。目前为止，已经发现基因型120多种，根据致癌性分为高危型、可能致癌型和低危型，其中与宫颈癌的发病密切的是HPV16、18、31、33型，尤以 HPV16、18两型。目前学者认为致病机制由E6和E7原癌蛋白来实现。E6蛋白能与定位于胞核周围的细胞内E6相关蛋白(E6-AP)形成复合物，可起到泛肽蛋白激酶的作用，降解p53，从而启动细胞周期，抑制细胞凋亡，使细胞过度增殖而导致肿瘤。E7蛋白与Rb结合使Rb-E2F复合物解离，E2F被游离，从而发挥其转录因子的作用，导致细胞周期失控而发生永生化。

2 目前公认的细胞信号通路

2.1 丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)(ERK1/2)信号通路 ERK1/2为脯氨酸导向的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(ERK)，磷酸化脯氨酸相邻的丝氨酸/苏氨酸。通路的转导路径是：酪氨酸激酶活性的生长因子受体激活带有SH2结构域的接合蛋白 Grb2，由 SH3介导，Grb2与SOS(一种鸟氨酸释放因子)结合，使Ras蛋白释放鸟苷酸，形成结合GTP的Ras蛋白，然后依次激活Raf、丝裂原介导的细胞外激酶(MEK)、ERK，最后ERK进入细胞核，引起基因的过表达，导致细胞过度增殖。在宫颈癌中，可见Ras/Raf/ERK1/2的过度激活。Oishee等［1］的实验显示，E6蛋白是通过Rapl来激活MAPK通路推动肿瘤的进展，而并非Ras，同时突变株的E6蛋白提高该通路的活性。Yuan等［2］建立大鼠成纤维细胞系，发现HPV 16 E7蛋白强烈抑制钙黏蛋白介导的细胞黏附，是通过MEK-ERK信号通路实现的。Enge Lbrech等［3］研究表明，与正常宫颈组织相比，磷酸化的ERK在轻度鳞状上皮内病变和重度鳞状上皮内病变中无显著性表达差异。重度鳞状上皮内病变磷酸化的ERK4(ERK2)表达明显增加;而在宫颈癌组织中表达却相反，推测是高度恶性宫颈癌中细胞以坏死为主。Chen等［4］研究指出，宫颈病变向宫颈浸润癌的演变过程中，磷酸化的MAPK/ERK1/2表达逐渐增强。由此可见，ERK1信号通路在以增殖为主的宫颈病变细胞中，ERK1/2信号转导通路的激活明显，而以细胞坏死为主的恶性宫颈病变中，ERK1/2激活不明显。因在肿瘤进展中通路表现的双向性，使得对宫颈癌预防和治疗方面更加复杂，需要进一步地研究和探讨。

2.2 Notch1信号通路 Notch1信号通路在细胞的生长、发育、分化及凋亡中起着十分重要的作用，是一种进化保守的细胞通路。研究发现，Notch1的异常调控与宫颈癌进展有一定的关联性。在HPV感染的宫颈早期病变中，Notch1高表达，在向浸润性癌变的进展中，Notch1受体表达也上调。最近又有报道，在HPV感染的宫颈癌中，Notch1可造成其细胞生长停滞，内源性Notch1在高度恶性的宫颈癌细胞中活性下调，说明此通路在肿瘤进展的双重作用。根据Talora等［5］的报道，Notch1表达过度抑制宫颈癌细胞的增殖，Notch通过抑制C-Fos蛋白和诱导Fra-1蛋白，结合病毒启动子上游调控区抑制蛋白E6/E7的表达。王丹等［6］研究发现，在正常分化的角质细胞中，Notch1表达增加、对病毒的E6/E7表达起到负调节作用，而在细胞高度恶变细胞中表达相反，Maliekal等［7］研究发现，在宫颈癌变进程中，Notch信号途径和HPV之间有复杂的关联性。可以认为Notch1表达水平不同会对细胞的生长状态造成迥异结果。因此，进一步研究其作用机制，有助于宫颈癌的预防和治疗。

2.3 TGF-Smads信号通路 转化生长因子β通路对细胞的生长、增殖、血管生成、细胞凋亡和机体抗肿瘤免疫等均有重要的调节作用。TGF-β过度表达，可导致信号通路表达异常而引起肿瘤发生、发展。在肿瘤的不同时期，TGF-β信号通路作用机制不同，对早期肿瘤呈抑制作用，但对进展型及晚期肿瘤呈促进作用。Iancu等［8］通过定量实时聚合酶链反应研究发现，TGF-β表达减少了上皮内瘤变到宫颈癌的进展，此外，发现无HPV感染的宫颈病变其表达明显减低。Hypes等［9］研究结果表明，TGF-β 受体Ⅰ启动子的基因突变和甲基化，与TGF-β受体Ⅰ的低表达无明显关联性，此外，HPV16的E6和E7基因对TGF-β启动子起抑制作用。Hariharan等［10］研究发现，Smad7(TGF-β1通路的重要的下游元素之一)的突变和变异不是HPV诱导的宫颈癌的主要因素。

2.4 磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信号通路 磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinases/proteinkinase B，PI3K/PKB)通路通过受体和配体的结合，其磷酸化酪氨酸位点与p85亚基结合，或者与Grb2/SOS复合物结合，通过Ras激活PI3K，催化磷酸肌醇3位磷酸化，生成两种第二信使分子，其中 PI-3，4-P2 可直接激活 PKB，而 PI-3，4，5-P3 需在磷脂酰肌醇依赖性蛋白激酶1、磷脂酰肌醇依赖性蛋白激酶2的存在下活化PKB，募集PKB到细胞膜。在宫颈癌中，目前对于HPV与PI3K/PKB通路报道不多，多为阴性结果。张力蛋白同源10号染色体的磷酸酶基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)是PI3K信号途径的负调控因子，研究发现PTEN突变的病例HPV表达阴性，HPV阴性的宫颈癌有磷酸化Akt高表达，表明HPV感染和通路异常与宫颈癌的进展都有关。Pim等［11］通过实验提出，高危型HPV E6和E7蛋白有助于Akt/PKB通路的激活。E6可以促进PTEN活性的下调，在细胞增殖方面的作用是关键的。而E7蛋白是通过一个PP2A磷酸酶的直接抑制因子起作用。Accardi等［12］研究发现，HPV16 介导的钠/氢交换调节因子1的退化与该信号转导通路的活化有关，HPV16 E6促进钠/氢交换调节因子1的降解，HPV16 E7通过激活细胞周期蛋白依赖性激酶复合物，促进磷酸化形式钠/氢交换调节因子1的积累，而这是E6的靶目标。

3 最新研究的信号通路

3.1 WNT信号通路 目前WnT-cat信号也备受关注，其通路的核心成分是β-cat。研究发现有无Wnt信号，细胞作用机制有所不同。无Wnt信号时，胞质内大部分β-cat与胞膜上的钙黏蛋白胞内肽段结合，介导细胞间黏附;少部分与糖原合成酶激酶3等形成成复合体，最后β-cat泛素化被降解，在胞质中保持低表达水平。当Wnt信号存在时，在相关蛋白的协同作用下，Wnt蛋白与跨膜蛋白的胞外区结合，将糖原合成酶激酶3磷酸化，导致β-cat不能被降解，在胞质中过度表达并进入核内。在核内无β-cat时，转录因子与DNA结合，抑制DNA的转录。而β-cat存在时，结合转录因子，解除转录抑制作用，从而启动、激活下游靶基因。在宫颈癌研究中发现，β-cat主要起信号转导作用，不是黏附作用，β-cat表达水平较正常组织明显增加。Lichtig等［13］用共表达、半衰期、细胞分裂和免疫荧光法分析法发现，E6没有直接改变β-catenin的表达水平和细胞分布，当E3泛素连接酶缺少或突变导致作用缺陷时，E6不能激活信号通路，暗示需E3泛素连接酶和E6的协同表达。不同的共表达水平可以解释不同HPV感染类型中Wnt信号通路表达的差异性，共表达越多，其信号通路激活越明显。

3.2 缺氧诱导因子1信号通路 最近研究发现，低氧微环境通过肿瘤转移、肿瘤血管生成、细胞凋亡、细胞周期调节等环节，促进肿瘤发生发展。其中缺氧诱导因子 α(hypoxia-inducible factor-α，HIF-α)与低氧微环境关系最为密切。分化相关基因(N-Mycdownstream regulated gene，NDRG)家族(Myc抑制基因)包 括 NDRG1、NDRG2、NDRG3 和 NDRG4［14］，NDRG2是与分化相关的基因和被 c-Myc抑制［15］。在低氧微环境中，NDRG2被认为是HIF-1的靶基因，在一些肿瘤中被上调［16］。Kim 等［17］研究发现，低氧环境下，HPV E6和E7可能分别对HIF-1α的表达起上调作用。HPV是宫颈癌的致病因素，HIF-1可能在缺氧和HPV阳性的宫颈癌中被诱导和激活。最近Liu等［18］研究发现缺氧条件下，在宫颈癌细胞中NDRG2表达上调，HIF-1α的沉默可以抑制NDRG2表达，暗示NDRG2对缺氧的反应是HIF-1依赖性的。Xenaki等［19］实验发现，在缺氧的环境下，p300/CBP相关性因子(PCAF)是通过调节p53和HIF-α的活性和蛋白的稳定性来平衡细胞周期和细胞凋亡。HIF-1α在肿瘤发生、发展及预后中发挥着重要作用，故HIF-1α及其上游、下游的信号通路成为目前肿瘤治疗的一个重要新靶点。

3.3 Hedgehog信号通路 Hedgehog(Hh)信号转导通路是一个高度保守的信号通路。通路主要包括4个基因：Shh、Ptch、Smo和 Gli，其基因表达异常及突变在肿瘤的演进过程中起到重要的作用。目前研究发现，Hh通路主要通过Shh过表达、Ptch突变和Smo突变，使下游的通路失控，导致肿瘤的发生。在宫颈癌中，学者认为HPV E6蛋白作用于抑癌基因p53，使p53基因突变或p53蛋白降解，减弱对下游p21蛋白的调节，最终导数细胞周期失控。Hh信号通路不仅通过Ptch与cyclin B、Gli与cyclin E之间的调节，还可通过Shh和p21相互作用。玄延花等［20］应用组织芯片和免疫组织化学方法检测4种基因蛋白在宫颈病变组织中的表达，通过聚合酶链反应技术检测组织中HPV16的感染状态，结果显示4种蛋白的表达在宫颈上皮内瘤变Ⅲ和宫颈癌组织中显著高于正常宫颈上皮，Shh在HPV16阳性的宫颈癌中高表达，说明在宫颈癌发生、发展中Shh、Ihh、Ptch及Smo蛋白参与其进程，Shh蛋白的过表达与HPV16感染密切相关。因此，Hh信号通路分子可以作为宫颈癌的早期辅助诊断指标并有望成为宫颈癌治疗的新靶点。

4 结语

HPV与宫颈癌、信号通路之间有着密切的关联性。对于HPV感染的患者，不仅可以通过原位杂交等方法检测其亚型，早期发现高危人群，还可以通过检测不同的信号通路分子的表达水平，积极采取激活或抑制等干预措施，从而减少肿瘤的发生及复发。不同的信号通路可以成为宫颈癌治疗的新靶点，但是其机制错综复杂，仍需进一步深入研究。

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A Study on Cell Signaling Pathway in Cervical Cancer

CHENG Yan，YIN Xiang-hua.(Department of Gynaecolocy and Obstetrics，Clinical College of Yangzhou University，Yangzhou225001，China)

Human papillomavirus(HPV)is the major pathogenic factor of cervical cancer，and abnormal cell signaling pathway often affects cell proliferation and differentiation of normal regulation，leading to cancer.Therefore，signaling pathway can be an important target for cancer treatment，through the intervention of which to adjust the target gene expression to normal，in order to achieve inhibition of tumor growth and treatment of the primary tumor.Here is to make a review on the research of the correlation between HPV，cervical cancer and recognized signaling pathway.

Human papillomavirus(HPV);Cervical cancer;Cell signaling pathway

R711

A

1006-2084(2012)13-2028-03

2011-11-02

2012-04-12 编辑：楼立理